(57)【要約】【課題】利用効率を損なうことなく、発光素子で発光した光を精度よく集光することができる反射型発光ダイオードを提供する。【解決手段】第１焦点Ｆ１からの光を反射して第２焦点Ｆ２に集光する部分回転楕円面形状の反射面７が凹設された反射部材５と、反射面７で囲繞された凹部６内に光透過性材料を充填して構成された光学部材１７と、光学部材１７内に封止された状態で反射面７の第１焦点に配設された発光素子１５と、を備えた反射型発光ダイオード１であって、光学部材１７は、反射面７で反射された発光素子１５からの光を外部に出射する出射面１７ａとして、第２焦点Ｆ２を中心とする部分球面形状の凹面を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１焦点からの光を反射して第２焦点に集光する部分回転楕円面形状の反射面が凹設された反射部材と、
前記反射面で囲繞された凹部内に光透過性材料を充填して構成された光学部材と、
前記光学部材内に封止された状態で前記反射面の前記第１焦点に配設された発光素子と、を備えた反射型発光ダイオードであって、
前記光学部材は、前記反射面で反射された前記発光素子からの光を外部に出射する出射面として、前記第２焦点を中心とする部分球面形状の凹面を有することを特徴とする反射型発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子から放射された光を凹状の反射面で反射した後に外部に出射する反射型発光ダイオードに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、発光ダイオードにおいては、発光素子から放射された光の利用効率を向上させると共に、発光素子から放射された光を所定の光束に変換するため、発光素子に凹状の反射面を対向配置した反射型発光ダイオード（反射型ＬＥＤ）が知られている。この種の反射型ＬＥＤに採用される反射面としては、例えば、特許文献１に開示されているように、反射面を回転放物面形状に形成して発光素子からの光を略平行光に変換するものや、反射面を部分回転楕円面形状に形成して発光素子からの光を集光させるものが知られている。
【０００３】
ところで、一般に、反射型ＬＥＤに採用される発光素子は、「３」前後の高い屈折率を有する。従って、屈折率が「１」である空気中に発光素子を直接的に配置した場合、両者の屈折率の差に起因して発光素子内で発光した光が内部反射し、十分な光量の光が放出されなくなる虞がある。このため、この種の反射型ＬＥＤでは、空気よりも屈折率が所定に高い光透過性材料を反射面内に充填し、この光透過性材料の内部で発光素子を反射面に対向配置する等の対策がとられている。
【特許文献１】特開２００８−１７７３９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、反射面に部分回転楕円面を採用した反射型ＬＥＤにおいて、上述のように発光素子と反射面との間に光透過性材料を介在させた場合、反射面で反射された後の光が光透過性材料から空気中に出射する際の屈折により、精度よく集光することが困難となる場合がある。
【０００５】
本発明は、利用効率を損なうことなく、発光素子で発光した光を精度よく集光することができる反射型発光ダイオードを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、第１焦点からの光を反射して第２焦点に集光する部分回転楕円面形状の反射面が凹設された反射部材と、前記反射面で囲繞された凹部内に光透過性材料を充填して構成された光学部材と、前記光学部材内に封止された状態で前記反射面の前記第１焦点に配設された発光素子と、を備えた反射型発光ダイオードであって、前記光学部材は、前記反射面で反射された前記発光素子からの光を外部に出射する出射面として、前記第２焦点を中心とする部分球面形状の凹面を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の反射型発光ダイオードによれば、利用効率を損なうことなく、発光素子で発光した光を精度よく集光することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係わり、図１（ａ）は反射型発光ダイオードを出射面側から見た平面図であり（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ線に沿う要部断面図、図２は反射型発光ダイオードの要部を示す断面斜視図、図３（ａ）は反射型発光ダイオードの各構成部材を示す分解斜視図であり（ｂ）は光透過性材料で形成される光学部材の要部を示す斜視図、図４は反射型発光ダイオードから出射される光の挙動を示す説明図である。
【０００９】
図１、図２に示すように、反射型発光ダイオード（反射型ＬＥＤ）１は、反射部材５を有する。本実施形態において、反射部材５は扁平な略立方体形状をなし（図３（ａ）参照）、この反射部材５の一の面（頂面）５ａには、部分回転楕円面形状をなす反射面７が凹設されている。具体的には、本実施形態において、反射部材５は、例えば、頂面５ａ側に部分回転楕円面形状の凹面が形成された樹脂材料で構成されている。そして、この凹面上にアルミニウム等の金属膜が形成されることにより、反射面７が形成されている。ここで、反射面７の形状を規定する回転楕円の一方の焦点（第１焦点Ｆ１）は、反射部材５の頂面５ａに対して面一な位置よりもやや内方に偏倚した位置に設定されている。一方、回転楕円面の他方の焦点（第２焦点Ｆ２）は、反射部材５の頂面５ａに対して垂直方向外方に所定距離離間した位置に設定されている。これにより、反射面７は、反射部材５内方の第１焦点Ｆ１から放射される光を反射して、反射部材５外方の第２焦点Ｆ２に集光させることが可能となっている。
【００１０】
また、反射部材５には、例えば、互いに対向する側壁に沿って、一対のリードフレーム１０，１１が配設されている。各リードフレーム１０，１１の一端側の中途は、反射部材５の頂面５ａ側に折曲され、これにより、各リードフレーム１０，１１の一端部は反射面７に臨まされている。これらリードフレーム１０，１１のうち、一方のリードフレーム１０は、その一端部が第１焦点Ｆ１に対応する位置まで延設され、この延設されたリードフレーム１０の一端部には、反射面７に対向する面側に、発光素子１５がマウントされている。これにより、リードフレーム１０は、反射面７の第１焦点Ｆ１と一致する位置に発光素子１５を保持する。また、他方のリードフレーム１１の一端部は、リード線１２を介して発光素子１５に接続されている。一方、各リードフレーム１０，１１の他端側の中途は、例えば、頂面５ａと対向する面側に折曲されて端子部１０ａ，１１ａを構成し、これら各端子部１０ａ，１１ａが図示しない電子基板等に半田付け等によって電気接続される。これにより、リードフレーム１０，１１は、発光素子１５のアノード及びカソードを電子基板等に電気的に接続し、発光素子１５を発光させることが可能となっている。
【００１１】
また、反射部材５の反射面７で囲繞された凹部６（図３（ａ）参照）内には、光透過性材料が充填されている。この光透過性材料としては、例えば、空気の屈折率「１」よりも高く且つ発光素子１５の屈折率（例えば、「３」前後）よりも低い屈折率の材料が用いられ、具体的には、屈折率が「１．６」〜「１．７」程度の透明樹脂材料が好適に用いられている。そして、このような光透過性材料が充填されることにより、凹部６内には、発光素子１５を封止する光学部材１７が形成されている。
【００１２】
ここで、本実施形態において、反射部材５の頂面５ａ側には枠体１８が配設され、光透過性材料は、凹部６内のみならず枠体１８内にも充填されている。これにより、光学部材１７は第２焦点Ｆ２の近傍まで延設されている。この光学部材１７の延設部には、第２焦点Ｆ２を中心とする部分球面形状の凹面が形成され、この凹面が、反射面７で反射された発光素子１５からの光を外部（空気中）に出射する出射面１７ａとして形成されている。なお、光透過性材料によって形成された光学部材１７の外観形状を図３（ｂ）に示す。
【００１３】
このような構成において、図４（ａ）に示すように、発光素子１５を封止する光学部材１７は空気よりも高い屈折率の光透過性材料で構成されているため、発光素子１５で発光された光は効率よく光学部材１７内に放射される。そして、発光素子１５から光学部材１７内に放射された光は、反射面７によって第２焦点Ｆ２の方向に反射され、出射面１７ａから空気中に出射される。その際、出射面１７ａは第２焦点Ｆ２を中心とする部分球面形状に形成されているため、出射光の略全てが出射面１７ａの略垂直方向に出射する。これにより、反射面７で反射後の光は、何れも、光学部材１７と空気との屈折率の差に起因して出射面１７ａで大きく屈折されることなく、光学部材１７の内外を略直進し、的確に第２焦点に集光される。
【００１４】
このように、本実施形態の反射型ＬＥＤ１では、光学部材１７を介在させることにより、発光素子１５で発光した光を、内部反射によって大幅に損失させることなく効率よく放射することができる。しかも、光学部材１７の出射面１７ａを第２焦点Ｆ２を中心とする部分球面形状に形成することにより、発光素子１５からの光を精度よく第２焦点Ｆ２に集光させることができる。
【００１５】
ここで、比較例として、光学部材１１７の出射面１１７ａを平面で構成した反射型ＬＥＤ１０１における光の挙動を図４（ｂ）に示す。このような構成においては、出射面１１７ａから出射する反射光の一部が出射面１１７ａの垂直方向に対して大きく傾斜した状態で出射するため、光学部材１１７と空気との屈折率に影響を受けて屈折し、第２焦点Ｆ２を外れた方向に出射される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（ａ）は反射型発光ダイオードを出射面側から見た平面図であり（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ線に沿う要部断面図
【図２】反射型発光ダイオードの要部を示す断面斜視図
【図３】（ａ）は反射型発光ダイオードの各構成部材を示す分解斜視図であり（ｂ）は光透過性材料で形成される光学部材の要部を示す斜視図
【図４】反射型発光ダイオードから出射される光の挙動を示す説明図
【符号の説明】
【００１７】
１…反射型発光ダイオード、５…反射部材、５ａ…一の面（頂面）６…凹部、７…反射面、１０…リードフレーム、１０ａ…端子部、１１…リードフレーム、１１ａ…端子部、１２…リード線、１５…発光素子、１７…光学部材、１７ａ…出射面、１８…枠体、Ｆ１…第１焦点、Ｆ２…第２焦点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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